Den innovativa metoden gör det möjligt att bilda elektrodskiktet så tunt som 1-2 nm, jämnt täckande även grova ytor av tandemarkitekturer. Upphovsman:Juste Suminaite/KTU
Tandem perovskite-CIGS solceller, producerat som ett resultat av samarbetet mellan litauiska och tyska forskare, har nått en effektivitet på 23,26 %, som för närvarande är ett världsrekordvärde i denna typ av celler. En anledning till framgången ligger i cellens mellanskikt av organiska molekyler:de självmonterar sig för att täcka även grova halvledarytor. De självmonterande materialen syntetiserades vid Kaunas tekniska universitet (KTU), Litauen.
Tandemsolceller med olika konfigurationer idag står på agendan för många forskargrupper runt om i världen. Tekniken är intressant och lovande, eftersom den försöker övervinna gränserna för enkelcells effektivitet. Dessutom, vid produktion av tunnfilms tandem solceller, flexibla underlag kan användas, vilket möjliggör intressanta lösningar för samtida teknik och designapplikationer.
Tandemsolcellen designad av teamet av fysiker vid Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Tyskland kombinerar perovskit och koppar-indium-gallium-selenid (CIGS). Kontaktlagren mellan dessa två halvledare består av karbazolbaserade organiska molekyler, funktionaliserad med fosfonsyragrupper, som ordnar sig i så kallade självmonterade monoskikt (SAM).
Materialen som används för SAMs utvecklades av forskargruppen vid Kaunas University of Technology (KTU), Litauen. KTU -kemister har syntetiserat molekyler som samlar sig till monoskikt, som jämnt kan täcka vilken yta som helst – inklusive grova ytor på CIGS-solcellerna.
Artiom Magomedov, Doktorand vid KTU, en av författarna till uppfinningen. Upphovsman:Juste Suminaite/KTU
"Vanligtvis är problemet med tillverkning av perovskite-CIGS tandem den grova ytan på bottencellen, vilket är svårt att täcka jämnt med konventionella lösningsbaserade processer. Vår metod gör det möjligt att forma elektrodskiktet så tunt som 1-2 nm, täcker hela ytan. Det är en kostnadseffektiv och effektiv process-molekylerna avsätts på ytan från utspädda lösningar och det molekyltjocka selektiva lagret bildas, " förklarar Artiom Magomedov, Ph.D. student på KTU, en av författarna till uppfinningen.
Materialen som används är slående enkla och robusta, vilket också gör att de kan skalas upp till industriella nivåer.
Teamet av KTU-kemister har under ett par år studerat användningen av de självmonterande molekylerna för att bilda elektrodskiktet. Materialet, syntetiserat vid KTU, användes i produktionen av en fungerande solcell med bara en monolagertjock selektiv kontakt av HZB-fysiker. De kunde producera en monolitisk tandemsolcell från perovskit och CIGS som uppnådde en officiellt certifierad effektivitet på 23,26%, som för närvarande är ett världsrekordvärde. Tandemcellen har en aktiv yta på en kvadratcentimeter och når därmed ytterligare en milstolpe, som perovskite CIGS tandemceller har hittills varit betydligt mindre.
Professor Vytautas Getautis, chefen för KTU -forskargruppen bakom uppfinningen. Upphovsman:Juste Suminaite/KTU
"Tunnfilms tandemsolceller är framtiden för solenergi, eftersom de är billigare och potentiellt mycket effektivare. Gränserna för effektivitet för för närvarande kommersiellt använda kiselbaserade solelement är mättande. Dessutom, kiselresurserna blir knappa och det blir allt dyrare att utvinna grundämnet, " säger professor Vytautas Getautis, chefen för KTU -forskargruppen bakom uppfinningen.
En ny världsrekord tandemsolcell presenterades vid EU PVSEC, världens största internationella fotovoltaiska och solenergi konferens och utställning, i Marseille, Frankrike den 11 september 2019, av Prof Steve Albrecht från HZB. Två patent har lämnats in för lagren av cellerna.
